[发明专利]一种刺激响应性材料负载的Pd催化剂及其制备方法和应用研究

说明书

本发明涉及一种刺激响应性材料负载的Pd催化剂及其制备方法和应用，以具有温敏性的高聚物聚(丙烯酰胺‑co‑丙烯酸)(P(AAm‑co‑AA))为载体制备负载型Pd催化剂，并将P(AAm‑co‑AA)‑Pd催化剂应用于苯酚水相加氢反应，以普遍使用的多相催化剂Pd/γ‑Al₂O₃做为参比催化剂，本发明的优点在于利用P(AAm‑co‑AA)在水溶液中的温敏性，实现了P(AAm‑co‑AA)‑Pd催化剂在反应体系中的均相催化和反应后的多相分离，得到了均相催化的优点同时又实现了催化剂的回收利用，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明提供了一种刺激响应性高聚物负载Pd催化剂、制备方法及其在水溶液催化加氢反应并实现反应中均相催化和多相分离的方法。

背景技术

均相催化具有反应条件温和、高活性和高选择性等优点，然而反应后的催化剂分离非常困难，造成了催化活性组分的浪费。多相催化中，催化剂能通过过滤、离心等简单方式进行分离、回收，然而受扩散控制影响，催化活性位点不能充分被反应底物接触，导致活性差和选择性低等问题。随着科学技术的不断发展，考虑到多相催化与均相催化优点，实现催化剂在反应中的均相催化和多相分离，具有重大意义。

温敏性高聚物聚研究较多的是PNIPAM，PNIPAM在水溶液中具有低临界溶液温度(～32℃)。1997年Chen等人采用醇还原方法成功制备了PNIPAM作为稳定剂的Pt纳米颗粒，并将其成功应用于烯丙醇的加氢反应中(Chen C W，Akashi M.Langmuir，1997，13，6465-6472.)。在温度低于LCST值的情况下，反应体系为均相体系具有均相催化优点。在温度高于低溶液临界温度(LCST)值的情况下，催化剂与反应体系发生相分离，使得催化剂可以分离、回收。然而，反应速率与温度成正相关，大多数反应在较高温下有利，因此PNIPAM的适用体系十分有限。

魏清渤等人在《化学与生物工程》2011，Vol.28，NO.，发表的“pH敏感性P(AAm-co-AA)半互穿网络水凝胶的制备、表征及溶胀动力学研究”对P(AAm-co-AA)制备及其影响因素进行了研究，魏清渤等人在《应用化工》2013年第01期上发表了“P(AAm-co-AA)/Ag复合材料制备及表征”，公开了利用自组装制备P(AAm-co-AA)/Ag水凝胶复合材料的研究，以水凝胶P(AAm-co-AA)网络结构作为纳米反应器制备了P(AAm-co-AA)/Ag复合材料，指出该材料可以作为潜在的抗菌材料。

发明内容

本发明提出以温敏性型高聚物聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)(P(AAm-co-AA))为载体制备负载型Pd催化剂。并将P(AAm-co-AA)-Pd催化剂应用于苯酚水相的加氢反应，利用P(AAm-co-AA)在水溶液中的温敏性，实现P(AAm-co-AA)-Pd催化剂在反应体系中的均相催化和反应后的多相分离。

本发明的技术方案：

本发明一种温敏材料负载Pd催化剂的制备方法：其特点在于所研制的催化剂均以Pd为活性组分，以温敏性高聚物聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)(P(AAm-co-AA))为载体。将其应用于水相苯酚加氢实现了反应中的均相催化与反应后的多相分离。

催化剂的制备步骤如下：

首先是载体P(AAm-co-AA)的制备：将0.2124g丙烯酰胺、0.4269g丙烯酸和0.0118g过硫酸铵，溶解在20mL水中。常温下，连续通N₂30min，除去系统内空气。然后将体系升温至60℃后反应1h。反应完成后，后将体系在冰水浴中迅速冷却，此时有白色沉淀析出，并离心除去上层清液。离心、洗涤的过程重复3次。获得的产物在真空干燥箱内烘干。